Question

【題目】某實驗小組在進行“驗證動量守恒定律”的實驗。入射球與被碰球半徑相同。

①實驗裝置如下圖所示。先不放B球，使A球斜槽上某一固定點C由靜止滾下，落到位于水平地面的記錄紙上留下痕跡。再把B球靜置于水平槽前端邊緣處，上A球仍從C處靜止滾下，A球和B球碰撞后分別落在記錄紙上留下各自落點的痕跡。記錄紙上的O點是垂錘所指的位置，M、P、N分別為落點的痕跡。未放B球時，A球落地點時記錄紙上的_______________點。

②實驗中可以將表達式m1v1=m1v1′+m2v 2′轉化為m1s1=m1 s1′+m2s2′來進行驗證，其中s1、s1′、s2′為小球平拋的水平位移。可以進行這種轉化的依據是_______________。（請選擇一個最合適的答案）

A．小球飛出后的加速度相同

B．小球飛出后，水平方向的速度相同

C．小球在空中水平方向都做勻速直線運動，水平位移與時間成正比

D．小球在空中水平方向都做勻速直線運動，又因為從同一高度平拋，運動時間相同，所以水平位移與初速度成正比

③完成實驗后，實驗小組對上述裝置進行了如下圖所示的改變：

（I）在木板表面先后釘上白紙和復印紙，并將木板豎直立于靠近槽口處，使小球A從斜槽軌道上某固定點C由靜止釋放，撞到木板并在白紙上留下痕跡O；（II）將木板向右平移適當的距離固定，再使小球A從原固定點C由靜止釋放，撞到木板上得到痕跡P；（III）把半徑相同的小球B靜止放在斜槽軌道水平段的最右端，讓小球A仍從原固定點由靜止開始滾下，與小球B相碰后，兩球撞在木板上得到痕跡M和N；（IV）用刻度尺測量紙上O點到M、P、N三點的距離分別為y1，y2，y3。請你與出用直接測量的物理量來驗證兩球碰撞過程中動量守恒的表達式：_______________。（小球A、B的質量分別為m1、m2）

Answer 1

【答案】P D

【解析】

①A小球和B小球相撞后，B小球的速度增大，A小球的速度減小，所以碰撞后A球的落地點距離O點最近，B小球離O點最遠，中間一個點是未放B球時A的落地點，所以未放B球時，A球落地點是記錄紙上的P點。

②小球碰撞前后都做平拋運動，豎直方向位移相等，由 即可知運動的時間相同，水平方向做勻速直線運動，有，因此可以用水平位移代替速度，故D正確。

③同理，未放小球B時A球打在P點，放了B球之后A球打在N點，B球打在M點，由和可得，，所以，，，由動量守恒定律有可得，化簡得到